BRPI0801470A2

BRPI0801470A2 - method and apparatus for measuring particulate matter

Info

Publication number: BRPI0801470A2
Authority: BR
Inventors: Hiroshi Nakamura
Original assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2010-01-12
Also published as: BRPI0801470B1

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA MEDIR MATéRIAS PARTICULADAS. A presente invenção refere-se a medição continuamente de uma variação da massa das matérias particuladas contidas no gás de escape sob uma situação de direção dinâmica, como percorre uma estrada. O aparelho para medição de matérias particuladas compreende uma parte de coleta de matérias particuladas 1 que coleta matérias particuladas contidas no gás de escape provenientes de um motor 200 por um filtro de coleta 41 durante um período de tempo predeterminado enquanto o motor 200 é dinamicamente acionado, uma segunda parte de medição 22 que mede continuamente as propriedades que indicam indiretamente que a massa das matérias particuladas está contida no gás de escape durante o período de tempo predeterminado, uma parte de cálculo de correlação 82 que calcula uma correlação entre o resultado de medição da massa das matérias particuladas coletadas pela parte de coleta de matérias particuladas 1 e um valor de integração de momento do resultado de medição na segunda parte de medição 22 durante o período de tempo predeterminado, e uma parte de conversão 83 que converte os dados de medição contínua na segunda parte de medição 22 em uma variação em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na correlação.METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING PARTICULAR MATTERS. The present invention relates to the continuous measurement of a change in mass of the particulate matter contained in the exhaust gas under a dynamic steering situation as it travels a road. The particulate matter measuring apparatus comprises a particulate matter collection part 1 which collects particulate matter contained in the exhaust gas from an engine 200 by a collection filter 41 for a predetermined period of time while the engine 200 is dynamically driven, a second measurement part 22 which continuously measures the properties that indirectly indicate that the mass of the particulate matter is contained in the exhaust gas over the predetermined period of time, a correlation calculation part 82 which calculates a correlation between the measurement result of the mass of particulate matter collected by particulate matter collection part 1 and a momentum integration value of the measurement result in the second measurement part 22 over the predetermined time period, and a conversion part 83 that converts the continuous measurement data in the second measurement part 22 in a variation in s time series of particulate matter mass based on correlation.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO PARA MEDIR MATÉRIAS PARTICULADAS". Antecedentes da Invenção e Declaração da Técnica RelacionadaReport of the Invention Patent for "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING PRIVATE MATTERS". Background of the Invention and Related Art Statement

A presente invenção refere-se a um aparelho de medição de matérias particuladas que medem a massa dessas matérias particuladas contidas em gases de escape de um motor.The present invention relates to a particulate matter measuring apparatus which measures the mass of such particulate matter contained in an engine's exhaust gas.

Um método para determinação da massa do filtro é bem conhecido como um método de medição da massa de matérias particuladas por ser uma das matérias de emissão provenientes de um motor. O método para determinação da massa do filtro é um método usado para coletar as matérias particuladas dispondo-se um filtro de coleta sobre um canal de fluxo de gás de escape proveniente de um motor com a finalidade de medir a massa das matérias particuladas por meio de uma balança ou similar. Visto que é possível, por meio desse método, medir diretamente a massa das matérias particuladas praticamente sem ter substâncias padrão cujas propriedades podem ser especificadas, pode-se esperar segurança e precisão na medição. Como resultado, um amostrador de volume constante (CVS), que analisa toda a quantidade do gás de escape proveniente do motor após o gás de escape ser diluído, é usado em uma base padrão para o teste de emissão de gases atual dentre os aparelhos de medição que utilizam o método para determinação da massa do filtro.A method for determining filter mass is well known as a method for measuring particulate matter mass as it is one of the emission materials from an engine. The method for determining the mass of the filter is a method used to collect particulate matter by disposing a collection filter over an exhaust gas flow channel from an engine for the purpose of measuring the mass of particulate matter by means of a scale or similar. Since it is possible by this method to directly measure the mass of particulate matter virtually without standard substances whose properties can be specified, measurement accuracy and security can be expected. As a result, a constant volume sampler (CVS), which analyzes the entire amount of exhaust gas coming from the engine after the exhaust gas has been diluted, is used on a standard basis for the current gas emission test among exhaust devices. measuring method using the filter mass determination method.

No entanto, recentemente há uma solicitação para medir uma variação em série de tempo da quantidade emitida das matérias particuladas enquanto o veículo está percorrendo dinamicamente em uma estrada tendo em vista um aprimoramento futuro do desempenho do motor ou problemas ambientais. Entretanto, visto que o método para determinação da massa do filtro é, supostamente, um método de medição de um tipo de lote através do qual apenas a massa acumulada das matérias particuladas emitida durante um determinado período de tempo é medida, não é possível aprender como a massa das matérias particuladas varia de momento em momento de acordo com uma situação de direção dinâmica.However, recently there is a request to measure a time series variation of the amount of particulate matter emitted while the vehicle is dynamically traveling on a road for future engine performance improvement or environmental issues. However, since the method for determining filter mass is supposedly a method of measuring a batch type whereby only the accumulated mass of particulate matter emitted over a given period of time is measured, it is not possible to learn how The mass of particulate matter varies from moment to moment according to a dynamic direction situation.

Então, como uma alternativa para o método para determinaçãoda massa do filtro, um detector de ionização de chama (FID), um impactor eletrônico de baixa pressão (ELPI), um dimensionador de partículas por mobilidade de varredura (SMPS) ou um sensor carregador de difusão (DCS) que pode medir continuamente as matérias particuladas em uma base real 5 de tempo foram apresentados e desenvolvidos (documento dê patente 1). O detector de ionização de chama serve para medir uma série de átomos de carbono contidos na amostra de gás, e o impactor eletrônico de baixa pressão e o dimensionador de partículas por mobilidade de varredura servem para contar uma série de, partículas. O sensor carregado»- de difusão é um aparelho que serve para carregar eletricamente uma superfície de partículas e para medir sua quantidade eletricamente carregada.Then, as an alternative to the method for filter mass determination, a flame ionization detector (FID), a low pressure electronic impactor (ELPI), a sweep mobility particle sizer (SMPS) or a Diffusion (DCS) that can continuously measure particulate matter on a real basis 5 of time have been filed and developed (patent document 1). The flame ionization detector serves to measure a series of carbon atoms contained in the gas sample, and the low-pressure electronic impactor and sweep mobility particle sizer serve to count a series of particles. The charged diffusion sensor is an apparatus for electrically charging a particle surface and measuring its electrically charged quantity.

De acordo com esses aparelhos, também é possível conduzir a medição enquanto o veículo está percorrendo uma estrada. No entanto, esses aparelhos medem uma série de átomos de carbono, uma série de maté- rias particuladas ou uma área superficial de matérias particuladas e não medem diretamente a massa das matérias particuladas. Como resultado, com a finalidade de obter a massa das matérias particuladas a partir de um resultado de medição, é necessário se obter uma correlação com o resultado de medição pela correlação do método de medição do filtro sob as mesmas condições e calcular a massa das matérias particuladas com base na correlação.According to these devices it is also possible to conduct the measurement while the vehicle is driving along a road. However, these devices measure a series of carbon atoms, a series of particulate matter or a surface area of particulate matter and do not directly measure the mass of particulate matter. As a result, in order to obtain the mass of particulate matter from a measurement result, a correlation with the measurement result must be obtained by correlating the filter measurement method under the same conditions and calculating the mass of the matter. particulates based on correlation.

Logo, pode-se compreender que uma correlação entre o resultado de medição pelo método para determinação da massa do filtro e o resultado de medição pelo método do impactor eletrônico de baixa pressão em cada estado de acionamento do motor é obtida anteriormente, e, então, a variação dinâmica da massa das matérias particuladas é calculada aplicando-se a correlação ao resultado de medição pelo impactor eletrônico de baixa pressão no momento quando o veículo está percorrendo uma estrada.Thus, it can be understood that a correlation between the measurement result by the filter mass determination method and the measurement result by the low pressure electronic impactor method in each motor drive state is obtained earlier, and then The dynamic change in mass of particulate matter is calculated by applying the correlation to the measurement result by the low pressure electronic impactor at the moment when the vehicle is driving along a road.

No entanto, visto que a correlação, eventualmente, é uma corre- lação no momento em que cada estado de acionamento do motor é mantido em um determinado estado estático, é absurdo aplicar essa correlação a um estado dinâmico em que o veículo está percorrendo uma estrada e extrapo-lar a variação dinâmica real da massa das matérias particuladas.However, since the correlation is eventually a correlation at the time each engine drive state is kept in a certain static state, it is absurd to apply this correlation to a dynamic state in which the vehicle is driving a road. and extrapolate the actual dynamic variation of the mass of particulate matter.

(Documento de patente 1) patente japonesa depositada número 2006-506640 Sumário da Invenção 5 A presente invenção reivindicada consiste em solucionar todos(Patent Document 1) Japanese Patent Application No. 2006-506640 Summary of the Invention 5 The present claimed invention is to solve all

os problemas anteriores, e um objetivo principal dessa invenção consiste em medir continuamente uma variação da massa das matérias particuladas contidas no gás de escape sob uma situação de direção dinâmica, como o percorrer em uma estrada. De forma mais específica, um método para medir matérias parti-The foregoing problems, and a major object of this invention is to continuously measure a change in mass of particulate matter contained in the exhaust gas under a dynamic driving situation, such as driving on a road. More specifically, a method for measuring particulate matter

culadas de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de incluir uma etapa de coleta que serve para coletar matérias particuladas contidas no gás de escape proveniente de um motor pelo uso de um filtro de coleta durante um período de tempo predeterminado enquanto o motor esti-ver em operação, uma primeira etapa de medição serve para medir a massa das matérias particuladas coletadas na etapa de coleta, uma segunda etapa de medição serve para medir continuamente as propriedades que indicam indiretamente que a massa das matérias particuladas está contida no gás de escape durante o período predeterminado, uma etapa de cálculo de correla- ção entre um resultado de medição na primeira etapa de medição e um valor de integração de tempo de um resultado de medição na segunda etapa de medição durante o período predeterminado, e uma etapa de conversão serve para converter o resultado de medição na segunda etapa de medição em uma variação em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na correlação.The invention according to the present invention is characterized in that it includes a collection step which serves to collect particulate matter contained in the exhaust gas from an engine by using a collection filter for a predetermined period of time while the engine is In operation, a first measurement step is to measure the mass of particulate matter collected in the collection step, a second measurement step is to continuously measure properties that indirectly indicate that the mass of particulate matter is contained in the exhaust gas during the predetermined period, a correlation calculation step between a measurement result in the first measurement step and a time integration value of a measurement result in the second measurement step during the predetermined period, and a conversion step serves to convert the measurement result in the second measurement step to a variation in ser ie time of mass of particulate matter based on correlation.

Além disso, um aparelho para medir matérias particuladas é caracterizado pelo fato de compreender uma parte de coleta de matérias particuladas que fica disposta sobre um canal de fluxo proveniente de um motor e coleta as matérias particuladas contidas no gás de escape em fluxo, uma primeira parte de medição serve para medir a massa das matérias particuladas coletadas pela parte de coleta de matérias particuladas, uma segunda parte de medição que mede continuamente as propriedades que indicamindiretamente que a massa das matérias particuladas está contida no gás de escape durante um período de tempo predeterminado enquanto as matérias particuladas são coletadas pela parte de coleta de matérias particuladas, uma parte de cálculo de correlação que calcula uma correlação entre um valor de dados de medição em lote que indica um resultado de medição na primeira parte de medição e um valor de integração de tempo de dados de medição contínua que indicam um resultado de medição na segunda parte de medição durante o período de tempo predeterminado, e uma parte de conversão que converte os dados de medição contínua em dados de varia- ção em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na correlação.In addition, an apparatus for measuring particulate matter is characterized in that it comprises a particulate matter collection portion which is disposed on a flow channel from an engine and collects the particulate matter contained in the flowing exhaust gas, a first part. Measurement is for measuring the mass of particulate matter collected by the particulate matter collection part, a second measurement part that continuously measures properties that indicate indirectly that the mass of the particulate matter is contained in the exhaust over a predetermined period of time while particulate matter is collected by the particulate matter collection part, a correlation calculation part that calculates a correlation between a batch measurement data value that indicates a measurement result in the first measurement part and a time integration value continuous measurement data indicating a measurement result in the second measurement part for the predetermined period of time, and a conversion part that converts the continuous measurement data into time series change data of the particulate matter mass based on the correlation.

Além disso, um programa de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de fazer com que um computador produza funções como uma parte de recebimento de dados que serve para receber dados de medição em lote obtidos pela coleta de matérias particuladas contidas no gás de escape proveniente de um motor em operação através do uso de um filtro de coleta e através da massa de medição das matérias particuladas coletadas e dados de medição contínua obtidos medindo-se continuamente as propriedades que indicam indiretamente que a massa das matérias parti-culadas está contida no gás de escape durante um período de tempo predeterminado enquanto as matérias particuladas são coletadas pelo filtro de coleta, uma parte de cálculo de correlação que serve para calcular uma correlação entre um valor integrado dos dados de medição contínua recebidos pela parte de recebimento de dados durante o período de tempo predetermi-nado e um valor dos dados de medição em lote, e uma parte de conversão que serve para converter os dados de medição contínua em dados de variação em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na correlação.In addition, a program according to the present invention is characterized in that it causes a computer to produce functions as a data receiving part which serves to receive batch measurement data obtained by collecting particulate matter contained in the exhaust gas. from a motor in operation through the use of a sampling filter and through the measurement mass of the particulate matter collected and continuous measurement data obtained by continuously measuring the properties that indirectly indicate that the mass of the particulate matter is contained in the exhaust gas for a predetermined period of time while particulate matter is collected by the collection filter, a correlation calculation part that serves to calculate a correlation between an integrated value of the continuous measurement data received by the data receiving part during the predetermined time period and a value of the measurement data and a conversion part for converting continuous measurement data into time series change data of the particulate matter mass based on the correlation.

O gás de escape inclui o gás diluído pelo ar ou similar além do gás emitido proveniente do motor. Além disso, as propriedades que indicam indiretamente que a massa das matérias particuladas se encontra em uma área superficial, uma série ou uma distribuição de diâmetro de partículas dasmatérias particuladas.Exhaust gas includes air-diluted gas or the like in addition to the gas emitted from the engine. In addition, properties that indirectly indicate that the mass of particulate matter is in a surface area, series or particle diameter distribution of particulate matter.

Se o aparelho de medição de matérias particuladas estiver disposto de modo a ser carregado em um veículo que se encontra realmente percorrendo uma estrada e medir as matérias particuladas contidas no gás de escape enquanto o veículo cujo motor é dinamicamente acionado estiver percorrendo, o aparelho de acordo com a presente invenção satisfaz um objetivo original e seu efeito se torna especialmente distintivo.If the particulate matter measuring device is arranged so as to be loaded onto a vehicle that is actually traveling on a road and measures the particulate matter contained in the exhaust gas while the dynamically driven vehicle is traveling, the device shall with the present invention fulfills an original purpose and its effect becomes especially distinctive.

Visto que as matérias particuladas não têm quaisquer substâncias padrão específicas, prefere-se que a segunda parte de medição possaSince particulate matter does not have any specific standard substances, it is preferred that the second measurement part can be

medir as propriedades independentemente das propriedades químicas da substância. Conforme a segunda parte de medição, pode-se representar através de uma parte de medição que serve para calcular o resultado de medição ajustando-se uma quantidade eletricamente carregada das matérias particuladas eletricamente carregadas pelo uso de um método de difu-measure properties independently of the chemical properties of the substance. Depending on the second measurement part, it can be represented by a measurement part which serves to calculate the measurement result by adjusting an electrically charged quantity of the electrically charged particulate matter by the use of a diffusion method.

são de partículas carregadas como, pelo menos, um dos parâmetros.are charged particles as at least one of the parameters.

Com a finalidade de instalar o aparelho de medição de matérias particuladas em um veículo e completar todas as etapas dentro do veículo, prefere-se que a primeira parte de medição queime as matérias particuladas coletadas pela parte de coleta de matérias particuladas e meça a massa dasFor the purpose of installing the particulate matter measuring device on a vehicle and completing all steps within the vehicle, it is preferred that the first measurement part burns the particulate matter collected by the particulate matter collection part and measures the mass of the particulate matter.

matérias particuladas com base em um componente e em uma quantidade do gás de combustão.particulate matter based on one component and the amount of the flue gas.

Com essa invenção da estrutura anterior, a correlação entre os dados em série de tempo que indicam indiretamente que a massa das matérias particuladas são medidas enquanto o motor é acionado e o resultadoWith this invention of the above structure, the correlation between time series data indirectly indicating that the mass of particulate matter is measured while the engine is started and the result

direto de medição da massa total das matérias particuladas emitido durante o acionamento do motor é obtido toda vez que o motor é acionado e os dados em série de tempo contínuos da massa das matérias particuladas são calculados com base na correlação.The direct measurement of the total particulate matter mass emitted during engine start-up is obtained each time the engine is started and the continuous time series data of the particulate matter mass are calculated based on the correlation.

Como resultado, é possível se obter dados em série de tempoAs a result, it is possible to obtain time series data

contínuos altamente confiáveis da massa das matérias particuladas ao contrário de um caso convencional que utiliza uma correlação fixa obtida sob uma condição estática que é totalmente diferente de uma condição dinâmi-ca, como o percorrer em uma estrada.highly reliable continuous masses of particulate matter unlike a conventional case that uses a fixed correlation obtained under a static condition that is totally different from a dynamic condition, such as driving on a road.

Breve Descrição dos DesenhosBrief Description of the Drawings

A figura 1 é um diagrama padrão de uma vista gerai que mostra um aparelho de medição de matérias particuladas de acordo corri uma modalidade da presente invenção reivindicada.Figure 1 is a standard diagram of a general view showing a particulate matter measuring apparatus according to a claimed embodiment of the present invention.

A figura 2 é uma vista geral que mostra uma estrutura interna simplificada de uma parte de medição de propriedades relacionadas à massa de acordo com essa modalidade.Figure 2 is an overview showing a simplified internal structure of a mass-related property measuring portion according to this embodiment.

A figura 3 é um diagrama em blocos funcional que mostra uma unidade de processamento de informações de acordo com essa modalidade.Figure 3 is a functional block diagram showing an information processing unit according to this embodiment.

Figura 4 é uma vista explicativa que serve para auxiliar na compreensão de um método de medição de matérias particuladas de acordo com essa modalidade.Figure 4 is an explanatory view that assists in understanding a method of measuring particulate matter in accordance with this embodiment.

Descrição Detalhada das Modalidades PreferenciaisDetailed Description of Preferred Modalities

Uma modalidade da presente invenção será explicada com referência aos desenhos.One embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.

A figura 1 mostra uma vista geral completa de um aparelho de medição de matérias particuladas 100 de acordo com essa modalidade. O aparelho de medição de matérias particuladas 100 serve para medir a concentração de massa das matérias particuladas contidas no gás de escape proveniente de um motor 200 como sendo um motor de combustão interna, e compreende uma parte de coleta de matérias particuladas 1, uma primeira parte de medição 21, e uma segunda parte de medição 22, sendo que cada uma dessas é conectada a um tubo de exaustão 201 do motor 200 e em cada uma dessas, uma parte desse gás de escape é introduzido, conforme mostrado na figura 1.Figure 1 shows a complete overview of a particulate matter measuring apparatus 100 according to this embodiment. The particulate matter measuring apparatus 100 serves to measure the mass concentration of the particulate matter contained in the exhaust gas from an engine 200 as an internal combustion engine, and comprises a particulate matter collection part 1, a first part 21, and a second measuring part 22, each of which is connected to an exhaust pipe 201 of the engine 200 and in each of these a portion of that exhaust gas is introduced as shown in Figure 1.

Primeiramente, será explicada a parte de coleta de matérias particuladas 1.Firstly, the particulate matter collection part 1 will be explained.

A parte de coleta de matérias particuladas 1 serve para medir em lote a massa integrada das matérias particuladas contidas no gás de escape com base em um método para determinação da massa do filtro ou em um método de medição cuja correlação com o método para determinação damassa do filtro é óbvia durante um período de tempo predeterminado enquanto o motor 200 é dinamicamente operado, e compreende umj.primeiro sistema de diluição 3 e uma parte do filtro de coleta 4.Particulate matter collection part 1 is used to batch measure the integrated mass of the particulate matter contained in the exhaust gas on the basis of a filter mass determination method or a measurement method which correlates with the damascus carbon dioxide determination method. The filter is obvious for a predetermined period of time while the engine 200 is dynamically operated, and comprises a first dilution system 3 and a collection filter portion 4.

O primeiro sistema de diluição 3 faz uso, por exemplo, de um 5 sistema de microtúneis, introduz o gás de escape a uma determinada razão a toda a quantidade de fluxo do gás de escape em fluxo no tubo de exaustão 201, e mistura ar como sendo gás para diluição no gás de escape introduzido. Um medidor de fluxo, uma válvula de controle de fluxo e uma unidade de controle que servem para controlar de modo a fazer com que uma quantida- de introduzida do gás de escape a uma determinada razão de todo o fluxo de gás de escape seja omitida no desenho da figura 1. O ar é alimentado com pressão através de um compressor 53 ou similar. Todo gás de escape diluído por estar misturado com o ar é introduzido na parte do filtro de coleta 4 através de um tubo intermediário pelo primeiro sistema de diluição 3.The first dilution system 3 makes use, for example, of a micro tunnel system, introduces the exhaust gas at a certain ratio to the entire amount of exhaust gas flow in the exhaust pipe 201, and mixes air as being dilution gas in the introduced exhaust gas. A flow meter, a flow control valve and a control unit which are intended to control in such a way that an input quantity of the exhaust gas at a given ratio of all exhaust gas flow is omitted in the Figure 1. The air is supplied with pressure through a compressor 53 or similar. All exhaust gas diluted by being mixed with air is introduced into the collection filter part 4 through an intermediate tube by the first dilution system 3.

A parte do filtro de coleta 4 tem uma estrutura onde um filtro deThe collection filter part 4 has a structure where a collection filter

coleta 41 fica disposto sobre um canal de fluxo, e coleta as matérias particu-ladas contidas no gás de escape diluído que passa através do filtro de coleta 41. Um compressor do tipo "roots" 51 como sendo uma bomba de sucção fica disposto a jusante do filtro de coleta 4.collection 41 is arranged over a flow channel, and collects particulate matter contained in the diluted exhaust gas passing through the collection filter 41. A "roots" compressor 51 as a suction pump is arranged downstream of the collection filter 4.

A primeira parte de medição 21 serve para medir diretamente aThe first measuring part 21 serves to directly measure the

massa das matérias particuladas coletadas pelo filtro de coleta 41. Com a finalidade de medir a massa, o método de equilíbrio pode ser usado já que, no entanto, de forma convencional, esse método apresenta alguns problemas de tal modo que um processo para fixar ou separar o filtro de coleta se-ja preocupante ou o filtro de coleta possa absorver umidade, necessitando, assim, muito tempo para conduzir a medição. Como resultado, prefere-se usar, por exemplo, um método de combustão por filtro onde se estabelece uma alta correlação com um método para determinação da massa do filtro. O método de combustão por filtro é um método que serve para calcular e medir a massa das matérias particuladas com base em um componente e uma quantidade do gás de combustão aquecendo-se o filtro de coleta 41 e queimando-se apenas as matérias particuladas coletadas. A primeira partede medição 21 produz dados de medição em lote que indicam seu resultado de medição.The particulate matter collected by the collection filter 41. For the purpose of mass measurement, the equilibrium method can be used as, however, conventionally, this method presents some problems such that a process for fixing or Separating the collection filter is worrying or the collection filter can absorb moisture, thus requiring a long time to conduct the measurement. As a result, it is preferred to use, for example, a filter combustion method where a high correlation is established with a method for determining filter mass. The filter combustion method is a method for calculating and measuring the mass of particulate matter based on one component and the amount of flue gas by heating the collection filter 41 and burning only the collected particulate matter. The first measurement part 21 produces batch measurement data that indicates its measurement result.

Conforme supramencionado, visto que o gás de escape com uma determinada razão de toda a quantidade do gás de escape é introduzi- do no filtro de coleta 41, é possível calcular a massa das matérias particula-das contidas em todo o gás de escape emitido durante o período de tempo predeterminado para coleta com base na massa das matérias particuladas coletadas pelo filtro de coleta 41 e pela razão supramencionada.Depois, será explicada a segunda parte de medição 22.As mentioned above, since exhaust gas with a certain ratio of the entire amount of exhaust gas is introduced into the collection filter 41, it is possible to calculate the mass of particulate matter contained in all exhaust gas emitted during the predetermined time period for collection based on the mass of particulate matter collected by collection filter 41 and the above reason. Then the second measurement part 22 will be explained.

A segunda parte de medição 22 serve para medir continuamenteas propriedades que indicam indiretamente que a massa das matérias particuladas está contida no gás de escape durante o período de tempo predeterminado, e compreende um segundo sistema de diluição 6 e uma parte de medição de propriedades relacionadas à massa 7.The second measuring part 22 serves to continuously measure properties which indirectly indicate that the mass of the particulate matter is contained in the exhaust gas over the predetermined period of time, and comprises a second dilution system 6 and a measurement property of related properties. mass 7.

O segundo sistema de diluição 6 introduz o gás de escape auma determinada razão de toda a quantidade de fluxo do gás de escape em fluxo no tubo de exaustão 201 e mistura ar como sendo gás para diluição no gás de escape introduzido. O ar é alimentado com pressão por um compressor 54 ou similar. Um medidor de fluxo, uma válvula de controle de fluxo euma unidade de controle que servem para controlar de modo a fazer com que uma quantidade introduzida do gás de escape a uma determinada razão de toda a quantidade de fluxo do gás de escape seja omitida no desenho da figura 1, como é o caso do primeiro sistema de diluição 3.The second dilution system 6 introduces the exhaust gas at a given ratio of the entire amount of exhaust gas flow flowing into the exhaust pipe 201 and mixes air as dilution gas into the introduced exhaust gas. The air is pressure fed by a compressor 54 or the like. A flow meter, a flow control valve and a control unit which are intended to control so that an amount of exhaust gas introduced at a given ratio of the entire amount of exhaust gas flow is omitted in the drawing. Figure 1, as is the case with the first dilution system 3.

Todo o gás de escape diluído por estar misturado com o ar éintroduzido na parte de medição de propriedades relacionadas à massa 7 através de um canal de fluxo 73.All diluted exhaust gas mixed with air is introduced into the mass-related properties measuring part 7 through a flow channel 73.

A parte de medição de propriedades relacionadas à massa 7 nessa modalidade, cuja estrutura interna simplificada é mostrada na figura 2, é conectada em paralelo a um sistema de medição SOF 71 e um sistema de medição de fuligem 72, sendo que cada um desses é capaz de medir continuamente uma fração de solução orgânica (SOF, principalmente hidrocarbo-netos) que seja considerada como um componente principal das matériasparticuladas e da fuligem.The mass-related properties measurement part 7 in this embodiment, whose simplified internal structure is shown in Figure 2, is connected in parallel to a SOF 71 measurement system and a soot measurement system 72, each of which is capable of continuously measure a fraction of organic solution (SOF, mainly hydrocarbons) that is regarded as a major component of particulate matter and soot.

Primeiramente, será explicado o sistema de medição SOF 71.First, the SOF 71 measurement system will be explained.

O sistema de medição SOF 71 compreende, conforme mostrado na figura 2, uma linha de passagem L1 e uma linha de remoção do compo- nente de partícula L2 sendo que em cada uma dessas o gás de escape é introduzido em paralelo, e uma bomba de sucção Pa e um detector de ioni-zação de chama de hidrogênio 711 ficam dispostos em série sobre a linha de passagem L1 e um filtro de remoção e coleta 713, um detector de ioniza-ção de chama de hidrogênio 712 e uma bomba de sucção Pb ficam dispos- tos em série sobre a linha de remoção do componente de partícula L2.The SOF measuring system 71 comprises, as shown in Figure 2, a through-line L1 and a particle component removal line L2 wherein in each of these the exhaust gas is introduced in parallel and a flow pump. Pa suction and a 711 hydrogen flame ionization detector are arranged in series on the L1 through-line and a 713 removal and collection filter, a 712 hydrogen flame ionization detector and a Pb suction pump. are arranged in series on the particle component removal line L2.

A linha de passagem L1 é mantida a uma temperatura predeterminada (cerca de 1919C) por um ajustador de temperatura, não mostrado nos desenhos, e o gás de escape que flui pela linha de passagem L1 é diretamente introduzido no detector de ionização de chama de hidrogênio 711.The passageway L1 is maintained at a predetermined temperature (about 1919C) by a temperature adjuster not shown in the drawings, and the exhaust gas flowing through the passageway L1 is directly introduced into the hydrogen flame ionization detector. 711

A linha de remoção do componente de partícula L2 é mantida aThe L2 particle component removal line is maintained at

uma temperatura a predeterminada (47-C±59C) por um ajustador de temperatura, não mostrado nos desenhos, e o hidrocarboneto (SOF) que se liqüefaz ou se solidifica à temperatura predeterminada dentre as matérias particuladas contidas no gás de escape é removido pelo filtro de remoção e coleta 713 e o gás de escape, cujo hidrocarboneto é removido, é introduzido no detector de ionização de chama de hidrogênio 712.a predetermined temperature (47 ° C ± 59 ° C) by a temperature adjuster, not shown in the drawings, and the hydrocarbon (SOF) that liquefies or solidifies at the predetermined temperature among the particulate matter contained in the exhaust gas is removed by the filter. 713 and the exhaust gas whose hydrocarbon is removed is introduced to the hydrogen flame ionization detector 712.

Os detectores de ionização de chama de hidrogênio 711, 712 ionizam o hidrocarboneto contido no gás de escape introduzido, detecta sua corrente iônica e produz continuamente em tempo real. Um valor do sinal detectado é considerado a indicar a massa (ou concentração) do SOF.Hydrogen flame ionization detectors 711, 712 ionize the hydrocarbon contained in the introduced exhaust gas, detect its ionic current and continuously produce in real time. A detected signal value is considered to indicate the mass (or concentration) of the SOF.

Como resultado, visto que um dos sinais detectados é um resultado de medição do gás de escape depois de o SOF ser removido e o outro é um resultado de medição do gás de escape contendo o SOF, se a diferença dentre os valores dos sinais detectados for obtida, é possível estimar e calcular a massa (ou a concentração) do SOF nas matérias particuladas.As a result, since one of the detected signals is an exhaust gas measurement result after the SOF is removed and the other is an exhaust gas measurement result containing the SOF, if the difference between the detected signal values is obtained, it is possible to estimate and calculate the mass (or concentration) of SOF in particulate matter.

O sistema de medição de fuligem 72 compreende uma linha de medição L3 na qual o gás de escape é introduzido, um sensor DC (carrega-dor de difusão) 721 e uma bomba de sucção Pç_ ficam ambos dispostos sobre a linha de medição L3.The soot measuring system 72 comprises a measuring line L3 into which the exhaust gas is introduced, a DC (diffusion charger) sensor 721 and a suction pump Pç both are arranged on the measuring line L3.

A linha de medição L3 é mantida a uma temperatura predeterminada (cerca de 191gC) por um ajustador de temperatura, não-mostrado nos desenhos. Essa linha serve para volatilizar o SOF (especialmente o SOF preso à fuligem) contido no gás de escape e para introduzir somente a fuligem no sensor DC 721.Measurement line L3 is maintained at a predetermined temperature (about 191 ° C) by a temperature adjuster not shown in the drawings. This line serves to volatilize the SOF (especially soot-bound SOF) contained in the exhaust gas and to introduce only soot into the DC 721 sensor.

O sensor DC 721 serve para medir uma área superficial da fuligem continuamente em tempo real fazendo-se uso do método para determi- nação de carga elétrica de difusão, e compreende uma parte doadora de carga elétrica que fornece carga elétrica à fuligem contida no gás de escape e uma parte de medição de carga elétrica qüe mede sua quantidade de carga elétrica.The DC 721 sensor serves to measure a surface area of soot continuously in real time using the method for determining electric diffusion charge, and comprises an electric donor portion that provides electric charge to the soot contained in the gas. exhaust and a measuring portion of the electrical charge that measures its amount of electrical charge.

A parte doadora de carga elétrica, não mostrada nos desenhos, serve para doar a carga elétrica proporcional à área superficial da fuligem produzindo-se, por exemplo, uma descarga de coroa. O fenômeno de carga elétrica pela descarga de coroa é irrelevante às propriedades químicas da partícula. Além disso, a parte doadora de carga elétrica pode ter outra estrutura, de tal modo que a carga elétrica seja doada por irradiação de raios ul- travioleta. A parte de medição de,carga elétrica, não mostrada nos desenhos, adquire a fuligem através do uso de um membro de captação, como umá placa metálica disposta a jusante da parte doadora de carga elétrica, detecta e produz a corrente elétrica que flui neste momento. Um valor desse sinal detectado representa uma área superficial da fuligem pelo fato de uma quantidade da carga elétrica ser proporcional à área superficial da fuligem. Visto que existe uma expressão relacionai predeterminada entre a área superficial da fuligem e a massa da fuligem, a massa (ou a concentração) da fuligem podem ser estimada e calculada com base no valor do sinal detectado.The electric donor part, not shown in the drawings, serves to donate the electric charge proportional to the surface area of the soot by producing, for example, a corona discharge. The phenomenon of electric charge by corona discharge is irrelevant to the chemical properties of the particle. In addition, the electric charge donor portion may have another structure such that the electric charge is donated by ultraviolet irradiation. The electrical charge measurement part, not shown in the drawings, acquires soot through the use of a pickup member, such as a metal plate disposed downstream of the electrical charge donor part, detects and produces the current flowing at this time. . A value of this detected signal represents a surface area of soot because an amount of the electric charge is proportional to the surface area of soot. Since there is a predetermined relational expression between the soot surface area and the soot mass, the soot mass (or concentration) can be estimated and calculated based on the detected signal value.

Como resultado, é possível calcular um valor tendo certa relaçãoAs a result, it is possible to calculate a value having a certain relationship

com toda massa das matérias particuladas a partir de uma soma de um valor do sinal detectado de acordo com a massa do SOF e um valor do sinal de-tectado de acordo com a massa da fuligem.with the whole mass of particulate matter from a sum of a signal value detected according to the SOF mass and a signal value detected according to the soot mass.

O gás de escape é separado de modo a fluir em cada linha L1, 12, L3 a uma determinada razão por uma unidade de controle da quantidade de fluxo, não mostrada nos desenhos.The exhaust gas is separated to flow in each line L1, 12, L3 at a given ratio by a flow rate control unit, not shown in the drawings.

Além disso, a segunda parte de medição 22 compreende umaIn addition, the second measurement part 22 comprises a

parte de cálculo, não mostrada nos desenhos, fisicamente incorporada a uma unidade de processamento de informação a ser descrita posteriormente ou independente de uma unidade de processamento de informação, e calcula a massa do SOF e a massa da fuligem contida no gás de escape introdu-zido com base em cada valor do sinal detectado e produz sua soma como dados de medição contínua.part of the calculation, not shown in the drawings, physically incorporated into an information processing unit to be described later or independent of an information processing unit, and calculates the mass of the SOF and the mass of the soot contained in the exhaust gas. based on each signal value detected and produces its sum as continuous measurement data.

Nessa modalidade, dispõe-se a unidade de processamento de informações 8 como sendo üm suposto computador com múltiplos fins ou dedicado que compreende uma CPU, uma memória e uma interface de en-trada/saída. A unidade de processamento de informações 8 produz funções como uma parte de recebimento de dados 81, uma parte de cálculo de correlação 82 e uma parte de conversão 83 operando-se a CPU ou um dispositivo periférico com base em um programa predeterminado armazenado na memória (referência à figura 3).In this embodiment, the information processing unit 8 is arranged as a supposed multi-purpose or dedicated computer comprising a CPU, memory and an input / output interface. The information processing unit 8 produces functions such as a data receiving part 81, a correlation calculation part 82 and a conversion part 83 operating on a CPU or peripheral device based on a predetermined program stored in memory ( reference to figure 3).

A parte de recebimento, de dados 81 recebe os dados de medidaThe receiving data part 81 receives the measurement data

em lote que indicam uma massa acumulada das matérias particuladas como sendo o resultado de medição da primeira parte de medição 21 a partir da primeira parte de medição 21 ou de uma entrada por um operador e recebe a saída dos dados de medição contínua pela segunda parte de medição 22,e, então, armazena os dados de medição em lote e os dados de medição contínua em uma parte de armazenamento de dados do resultado de medição 84 ajustado em uma área predeterminada da memória.indicating a cumulative mass of the particulate matter as the measurement result of the first measurement part 21 from the first measurement part 21 or an input by an operator and receiving continuous measurement data output by the second measurement part. 22, and then stores the batch measurement data and the continuous measurement data in a data storage portion of the adjusted measurement result 84 in a predetermined area of memory.

A parte de cálculo de correlação 82 calcula uma correlação entre um valor dos dados de medição em lote, ou seja, a massa das matérias par-ticuladas durante o período de tempo predeterminado enquanto o gás de escape passa através do filtro de coleta 41 e um valor integrado de momento de um valor dos dados de medição contínua durante o mesmo período detempo predeterminado (uma área de uma porção hachurada na figura 4). A correlação é calculada levando-se a razão de diluição supramencionada em consideração. A correlação é uma razão, por exemplo, entre:um valor dos dados de medição em lote e um valor integrado de momento dos dados de 5 medição contínua.Correlation calculation part 82 calculates a correlation between a value of the batch measurement data, i.e. the mass of particulate matter over the predetermined period of time as the exhaust gas passes through the collection filter 41 and a integrated moment value of a value of the continuous measurement data over the same predetermined time period (an area of a hatched portion in figure 4). Correlation is calculated taking into account the aforementioned dilution ratio. Correlation is a ratio, for example, between: a batch measurement data value and an integrated momentum value of the continuous measurement data.

A parte de conversão 83 converte uma variação em série dè tempo do valor dos dados de medição contínua em dados em série de tempo da massa das matérias particuladas indicando a variação em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na razão (referência à 10 figura 4).Conversion part 83 converts a time series change from the value of continuous measurement data to time series data of the particulate matter mass indicating the time series change of the particulate matter mass based on the ratio (reference to 10). figure 4).

O aparelho de medição de matérias particuladas 100 com a estrutura supramencionada é carregado sobre o veículo e operado em um estado onde o veículo está realmente percorrendo uma estrada. A operação do aparelho de medição de matérias particuladas 100 será agora explicada.Primeiramente, as matérias particuladas contidas no gás de es-The particulate matter measuring apparatus 100 with the above structure is loaded onto the vehicle and operated in a state where the vehicle is actually traveling a road. The operation of particulate matter measuring apparatus 100 will now be explained. First, the particulate matter contained in the particulate gas

cape emitidas provenientes do veículo durante o período de tempo predeterminado enquanto o veículo está percorrendo são coletadas pela parte de coleta de matérias particuladas 1 (etapa de coleta). Então, a primeira parte de medição 21 mede em lote a massa das matérias particuladas coletadas pelo filtro de coleta 41 por meio dp método de equilíbrio ou do método de combustão (primeira etapa de medição). A massa das matérias particuladas pode ser medida por outro dispositivo de medição disposto fora do veículo depois que o filtro de coleta 41 for retirado do veículo. Os dados de medição em lote como sendo o resultado de medição são recebidos pela parte de recebimento 81 da unidade de processamento de informações 8 e armazenados na parte de acúmulo do resultado de medição 84.Capes emitted from the vehicle during the predetermined period of time while the vehicle is traveling are collected by the particulate matter collection part 1 (collection step). Then, the first measurement part 21 batch measures the mass of the particulate matter collected by the collection filter 41 by the equilibrium method or the combustion method (first measurement step). The mass of particulate matter may be measured by another measuring device disposed outside the vehicle after the collecting filter 41 is removed from the vehicle. The batch measurement data as the measurement result is received by the receiving part 81 of the information processing unit 8 and stored in the accumulation part of the measurement result 84.

Entretanto, a segunda parte de medição 22 mede o gás de escape durante ao menos o período de tempo predeterminado supramencio-nado e produz os dados de medição contínua que indicam seu resultado de medição à unidade de processamento de informações 8 (segunda etapa de medição). A parte de recebimento 81 da unidade de processamento de informações 8 armazena um valor dos dados como dados em série de tempona parte de acúmulo do resultado de medição 84.However, the second measurement part 22 measures the exhaust gas for at least the aforementioned predetermined time period and produces the continuous measurement data indicating its measurement result to the information processing unit 8 (second measurement step). . The receiving portion 81 of the information processing unit 8 stores a data value as serial data from the accumulation part of the measurement result 84.

Depois, a parte de cálculo de correlação 82 calcula uma correlação entre o valor de massa acumulada das matérias particuladas mostradas pelos dados de medição em lote e o valor integrado de momento dos dados de medição contínua pela segunda parte de medição 22 durante o período de tempo predeterminado (etapa de cálculo de correlação).Thereafter, the correlation calculation part 82 calculates a correlation between the accumulated mass value of the particulate matter shown by the batch measurement data and the integrated moment value of the continuous measurement data by the second measurement part 22 over the time period. default (correlation calculation step).

Finalmente, a parte de conversão 83 converte os dados em série de tempo dos dados de medição contínua em dados de variação em série de tempo da massa das matérias particuladas com base na correlação e os lança em uma tela ou algo do gênero (etapa de conversão).Finally, conversion part 83 converts the time series data from continuous measurement data into time series variation data of the mass of particulate matter based on correlation and launches it into a screen or something like this (conversion step). ).

Visto que os dados de variação em série de tempo da massa das matérias particuladas são calculados (ou calibrados) com base na correlação pela massa atualmente medida das matérias particuladas diretamente medidas através do uso do método para determinação da massa do filtro enquanto o veículo está percorrendo, e a correlação calculada toda vez em que o veículo se movimenta é usada, os dados de variação em série de tempo da massa das matérias particuladas podem ser altamente confiáveis ao contrário de um método convencional que usa uma correlação fixa obtida sob uma condição estática que é totalmente diferente de uma condição di- nâmica, como ò percorrer em uma estrada.Since time series change data of particulate matter mass are calculated (or calibrated) based on the correlation of the currently measured mass of particulate matter directly measured using the filter mass determination method while the vehicle is traveling , and the calculated correlation every time the vehicle is moving is used, the time series change data of particulate matter mass can be highly reliable unlike a conventional method that uses a fixed correlation obtained under a static condition that It is totally different from a dynamic condition, such as driving on a road.

A presente invenção reivindicada não se limita à modalidade su-pramencionada.The claimed present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

Por exemplo, o período de tempo predeterminado para conduzir a medição pode ser todo o período de acionamento tendo início em um mo-For example, the predetermined time period for conducting the measurement may be the entire triggering period starting at one time.

mento de iniciação de acionamento até um momento de término do acionamento, ou pode ser uma parte de todo o período de acionamento. Com a finalidade de controlar o período de tempo predeterminado, por exemplo, uma válvula eletromagnética pode ser disposta sobre um tubo conectado ao filtro de coleta 41 e a válvula eletromagnética é acionada de modo a se abrirTrigger initiation to a trigger termination time, or can be a part of the entire trigger period. For the purpose of controlling the predetermined period of time, for example, an electromagnetic valve may be arranged over a tube connected to the collection filter 41 and the electromagnetic valve is actuated to open.

ou se fechar controlando-se o tempo por meio da unidade de processamento de informações 8.or if closed by controlling the time through the information processing unit 8.

Além disso, a segunda parte de medição pode usar, por exem-pio, um impactor eletrônico de baixa pressão (ELPI) ou um dimensionador de partículas por mobilidade de varredura (SMPS), além do sensor de carga de difusão (DCS) ou do detector de ionização de chama de hidrogênio (FID).In addition, the second measurement part may use, for example, a low pressure electronic impactor (ELPI) or a sweep mobility particle sizer (SMPS), in addition to the diffusion load sensor (DCS) or hydrogen flame ionization detector (FID).

Cada sistema de diluição não apresenta qualquer limitação em seu método de diluição, e pode usar vários métodos. Na modalidade supra-mencionada, o sistema de diluição da segunda parte de medição é diferente do sistema de diluição da parte de coleta de matérias particuladas, no entanto, eles podem ser comunizados.Each dilution system has no limitation on its dilution method, and may use various methods. In the aforementioned embodiment, the dilution system of the second measurement part is different from the dilution system of the particulate matter collection part, however they may be communicated.

Ademais, é desnecessário dizer que a presente invenção reivin- dicada pode ser modificada de diversas maneiras sem divergir do espírito da invenção.Further, it goes without saying that the present invention may be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.

Claims

1. Particulate matter measurement method which includes: a collection step which is used to collect particulate matter contained in the exhaust gas from an engine by using a collection filter while the engine is running, a first stage of measuring which serves to measure the mass of particulate matter collected in the collection step, a second measuring step which serves to continuously measure that indirectly indicate that the mass of particulate matter 10 is contained in the exhaust gas during the time period of the A correlation calculation step is used to calculate a correlation between a measurement result in the first measurement step and a momentum integration value of a measurement result in the second of the measurement step over the time period of the measurement. collection step, a conversion step which is used to convert the measurement result in the second measurement step into a time series ration of the mass of particulate matter based on the correlation.

2. Particulate matter measuring apparatus comprising: a particulate matter collection part disposed in a flow channel from an engine and collecting particulate matter contained in the flowing exhaust gas, a first part of Measurement that measures the mass of particulate matter collected by the particulate matter collection part, a second measurement part that continuously measures the properties that indirectly indicate that the mass of particulate matter is contained in the exhaust gas while the particulate matter is collected by the particulate matter collection part, 30 a correlation calculation part that calculates a correlation between a batch measurement data value indicating a measurement result in the first measurement part and a continuous measurement data momentum integration value indicating a measurement result in the second measurement part, a conversion part that converts continuous measurement data into time series variation data of the mass of the particulate matter based on correlation.

Apparatus for measuring particulate matter according to claim 2, which is mounted on a vehicle that actually drives a road and measures the particulate matter contained in the exhaust gas while the vehicle is in motion.

A particulate matter measuring device according to claim 2, wherein the second measuring part calculates the measurement result using an electrically charged amount of the electrically charged particulate matter by using a charged particle diffusion method such as at least least one of the parameters.

A particulate matter measuring apparatus according to claim 2, wherein the first measuring part burns the particulate matter collected by the collection part and measures the mass of the particulate matter based on one component and the amount of flue gas.

6. A program which induces a computer to perform functions as a data receiving part which receives batch measurement data obtained by collecting particulate matter contained in the exhaust gas from an operating engine using a collection filter and measuring the mass of the collected particulate matter and the continuous measurement data obtained by continuously measuring the properties that indirectly indicate that the mass of the particulate matter is contained in the exhaust gas while the particulate matter is collected by the collection filter, a part A correlation calculation method calculating a correlation between an integrated value of the continuous measurement data received by the data receiving part and a value of the batch measurement data, a conversion part which converts the continuous measurement data into data. time series change in mass of particulate matter based on correlation.